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Diseño de Electroimanes

¿Qué debemos estudiar y calcular a la hora de diseñar un electroimán elevador?

Diseñar imanes de elevación significa tener en cuenta muchas más variables que la potencia del imán y la capacidad de elevación de la grúa. Los ingenieros de Airpes ponen muchas otras variables en la calculadora para diseñar un dispositivo de elevación eficaz que funcione mediante magnetización. En este artículo intentaremos describir algunas de estas variables de una manera práctica y sin profundizar demasiado en el vocabulario técnico.

¿La electricidad interactúa con el magnetismo? Sí, lo hace

Hans Christian Ørsted fue un físico y químico danés que descubrió que las corrientes eléctricas crean campos magnéticos; la que fue la primera prueba irrefutable de la estrecha relación que hay entre la electricidad y el magnetismo. En 1820 Øersted hizo un experimento: colocó un cable en posición horizontal y paralelo justo encima de la aguja magnética de una brújula, de modo que tanto la brújula como el cable seguían exactamente la dirección magnética norte-sur de la Tierra. Cuando Øersted conectó los extremos del cable a los terminales de una batería, la aguja giró hasta que adoptó una orientación este-oeste, casi perpendicular al cable. Ørsted verificó así que una corriente en reposo no afecta a un imán, pero que las cargas en movimiento (una corriente eléctrica) realmente ejercen fuerzas sobre un imán.

magnetism oersted experiment
Imagen superior: el experimento de Ørsted con la brújula (Wikipedia)

Dos tipos de imanes de elevación

Después del experimento de Ørsted y la prueba de que la electricidad afecta a los imanes es hora de describir cómo se puede utilizar la electricidad junto con los imanes. Y para esta parte es importante conocer los dos tipos diferentes de imanes que tenemos y cómo les afecta la electricidad.

lifting electromagnet
Imagen superior: uno de los diseños de electroimanes de Airpes

Tipo #1: Electroimán de elevación

Un electroimán consiste en una bobina de alambre envuelta alrededor de un núcleo de hierro. Un núcleo de material ferromagnético como el hierro sirve para aumentar el campo magnético creado. La fuerza del campo magnético generado es proporcional a la cantidad de corriente a través de la bobina y al número de vueltas de la bobina.

Electricidad en un electroimán:

En un electroimán aplicamos electricidad para crear un campo magnético y elevar la carga.

Factores para calcular la capacidad de elevación de un electroimán

La intensidad de campo magnético de un electroimán depende de varias variables, que son:

  • El material del núcleo
  • El número de vueltas del solenoide
  • La intensidad de la corriente

Si la corriente es lo suficientemente potente, el electroimán puede desarrollar un campo magnético mucho más intenso que un imán permanente.

lifting magnets installation
Imagen superior: electroimán elevador

Tipo #2: Imán electropermanente de elevación

Por otro lado, los imanes permanentes proporcionan un flujo magnético constante que fluye de su polo norte a su polo sur. Así en un imán electropermanente la energía de los imanes permanentes mantiene la carga sujeta por un período infinito.

Electricidad en un imán electropermanente de elevación:

En un imán electropermanente aplicamos electricidad para cancelar el campo magnético y liberar la carga.

electro permanent lifting magnet under operation
Imagen superior: imán electropermanente

Factores que disminuyen la capacidad de elevación

El entorno de trabajo de todas las empresas del mundo está siempre cambiando y casi nunca es “perfecto”. Hay muchos factores que pueden afectar y disminuir los valores y capacidades de elevación y Airpes también los tiene en cuenta. Algunos de estos factores son:

Capa aire entre imán y carga causada por polvo, recubrimientos en el material (pintura, barniz…) o cara del imán desgastada

Vibración durante el transporte de la carga que puede hacer necesario aplicar más potencia

Temperaturas extremas fuera del rango de temperatura de trabajo o diferencias extremas de temperatura del material (los materiales pierden su capacidad de magnetización al aumentar la temperatura)

Porcentaje de carbono del material a elevar (más carbono “disuelto” en el metal significa menos magnetización para ese metal)

Permanent electromagnet | Handling | Airpes
Imagen superior: imán elevador en el banco de pruebas

Estudio completo antes del diseño

Antes de procesar cualquier pedido de imanes de elevación, tratamos de obtener toda la información sobre las operaciones de elevación del cliente, los factores en todas las condiciones y proporcionar recomendaciones con el factor de seguridad más alto. En la gran mayoría de los casos nuestros clientes necesitan elevar una amplia gama de materiales de acero, por lo que estudiamos todos los casos para diseñar el mejor imán de elevación en cada caso.

Expertos en diseño de imanes elevadores

El electroimán del siguiente video lleva trabajando en una planta con un alto factor de servicio desde 2012:

Expertos en imanes elevadores

Echa un vistazo a algunos de los proyectos de electroimanes elevadores que hemos instalado por todo el mundo: